Es ist bekannt, dass es keine Diprotonen- oder Dineutronenkerne gibt.
Bedeutet dies, dass zwei Protonen oder Neutronen nicht wirklich voneinander angezogen werden? Selbst wenn die Anziehung schwach wäre, würde sie nicht trotzdem gebundene Zustände hervorrufen?
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Tolle Frage!
Meine Antwort wäre, dass wir, um einen gebundenen Zustand zu erreichen, ein Potential haben müssen, das tiefer ist als die kinetische Energie, die die beiden Teilchen haben. Wir haben eine bessere Chance, ein Potential mit der richtigen Tiefe zu erhalten, um zwei Nukleonen zu binden, wenn:
(1) Sie stoßen ladungsmäßig nicht ab. Im Vergleich zur Wechselwirkung mit Nukleonen ist die Coulomb-Kraft nicht so stark, aber dennoch eine Überlegung wert. Das lässt zwei Protonen als gebundenes System etwas weniger attraktiv erscheinen.
(2) Die beiden Nukleonen, die im Spin ausgerichtet sind, ergeben eine zusätzliche Bindung. Dies ist eine Eigenschaft der Kernkraft, in der es einen Begriff gibt
.
Die beiden Nukleonen in einem Bahndrehimpulszustand von Null (Zustand niedrigster Energie) können sich im Spin nur ausrichten, wenn sie im Isospin gegengerichtet sind, durch Pauli-Ausschluss.
Der zweite Punkt ist der wichtigste: Nukleonen, die im Isospin anti-ausgerichtet sind, können im Spin in einem orbitalen Drehimpuls-Null-Zustand (S-Zustand) von Pauli ausgerichtet werden. Diese Ausrichtung der Spins gibt ihnen die zusätzliche Bindung, die sie benötigen, um einen gebundenen Zustand zu bilden, aufgrund des Skalarprodukts beim Spin-in in der NN-Wechselwirkung, wie in dem von mir erwähnten Begriff. Ein Proton und ein Neutron sind im Isospin anti-ausgerichtet. Dies bedeutet, dass sie sich im Spin in einem S-Zustand ausrichten können, was ihnen das „zusätzliche“ bisschen Bindungsenergie gibt und sie gebunden bleiben lässt.
Die Nukleon-Nukleon-Wechselwirkung hat eine kurze Reichweite, ungefähr 1 fm. Wenn es also ein gebundenes Dineutron geben sollte, müssten die Neutronen in einem ungefähr so großen Raum eingeschlossen sein. Die Heisenbergsche Unschärferelation schreibt dann eine minimale Unsicherheit in ihrem Impuls vor. Diese Menge an Dynamik liegt an der Grenze dessen, was theoretische Berechnungen vermuten lassen, gegen die die starke Kernkraft erfolgreich kämpfen könnte. Experimente im Jahr 2012 belegen, dass das Dineutron möglicherweise schwach gebunden ist oder dass es sich um einen Resonanzzustand handelt, der nahe genug an der Bindung liegt, um in einem Detektor die gleiche Art starker Korrelationen zu erzeugen, die Sie von einem Dineutron erhalten würden. Es scheint also, dass die starke Kernkraft nicht ganz stark genug ist, aber das ist nicht einmal experimentell klar.
Wenn das Dineutron nicht gebunden ist, ist das Diproton garantiert nicht gebunden. Die Kernwechselwirkung ist die gleiche wie im Dineutron, durch Isospin-Symmetrie, aber zusätzlich gibt es eine elektrische Abstoßung.
Benutzer4552
Suzan Cioc
U(r)
für Neutronen und Protonen.Benutzer4552
Benutzer4552
Suzan Cioc
nn
undpp
auf SE gibt, dann sollte sie natürlich hier sein.